珠三角城际铁路CTCS-2+ATO列控系统试验方案研究
2013-11-27陈伟生刘海祥
陈伟生 刘海祥
陈伟生:广东珠三角城际轨道交通有限公司 高级工程师 510620 广州
刘海祥:中国铁道科学研究院通信信号研究所 副研究员 100081 北京
正在建设的珠三角城际铁路已明确采用CTCS-2+ATO模式的列车运行自动控制系统。该系统在现行国铁CTCS-2级列控系统基础上，通过增加列车自动运行(ATO)功能，实现列车自动运行、列车运行自动调整、车站精确定位停车、车门/安全门(屏蔽门)防护及联动控制、列车运行节能控制、列车自动折返等。鉴于“CTCS-2+ATO”列车运行控制方式为首次使用，根据原铁道部和广东省的批复意见，结合珠三角城际铁路工程的特点和建设情况，拟在莞惠线选择适当的区段先行开展列控系统CTCS-2级增加ATO功能的试验验证工作。
1 试验区段的选择
莞惠城际正线全长约99.816 km，其中高架段长40.145 km，路基段长 5.268 km，地下段长54.403 km，全线共设车站17个(其中高架站6个，地面站1个、地下站10个)。正线按时速200 km客运专线标准设计，分别开行站站停列车和大站停列车(最高运行速度分别为200 km/h和160 km/h)。大站停列车越行站站停列车，采用CRH6型和谐号动车组。试验现场选取应结合工程施工进度，最大限度地满足CTCS-2+ATO列控系统试验需求。具体需求如下。
1．莞惠城际正线多为高架及地下区段，相对施工进展较快，便于进行CTCS-2+ATO列控系统试验。
2．在信号系统地面设备配置方式及设备功能方面，鉴于有配线车站与无配线车站的差别，试验区段应包括有配线及无配线车站。
3．为保证CTCS-2+ATO列控系统试验效果，需考虑满足动车组在最高200 km/h速度下，可保持一定时间匀速运行的要求。
4．为满足自动折返等功能测试，试验区段有配线车站正线间宜设有渡线或交叉渡线道岔，可提供动车组折返运行条件。
综合考虑以上需求，试验区段拟选择在常平东站至惠环站之间，试验区段线路示意图如图1所示。
2 试验段信号系统总体实施方案
试验段范围内，信号系统应按全线正式开通时的技术标准设计，按试验段建设工期要求先期开通。ATO车载单元、车站列控中心、通信控制服务器等可根据情况选用不同研发单位的设备，安装后同时进行测试。为降低工程投资，除列控车载设备、通信控制服务器、车站列控中心等试验设备外，其余系统设备原则上为正式工程使用设备，以减少工程废弃。其系统结构图如图2所示。
2.1 运输调度指挥系统
试验段运输调度指挥系统采用分散自律调度集中(CTC)系统，试验期间设临时调度中心，提供调度员操作工作界面功能，各有配线车站设置CTC车站分机、网络安全和通信通道质量监督设备。通过CTC系统广域网链接车站与车站、车站与临时调度中心之间的CTC系统设备等。结合列控系统新增的ATO功能，CTC系统也增加了列车运行计划实时自动调整功能。为满足试验段CTC系统、列控安全数据通信网和集中监测系统数据通信要求，试验段范围内各车站通信系统按正式工程标准设置传输及接入系统、专用通信系统、通信电源及通信线路等，先期开通。
2.2 列控系统
列控系统按采用扩展ATO功能的CTCS-2级列控系统设计，满足运行速度200 km/h及160 km/h动车组共线运行需求。动车组装备CTCS-2级列控车载设备(ATP+ATO)，在ATO模式下，配合ATP系统的保护和监督，可实现有人监督下的列车自动运行;在ATP模式下，车载设备以一次连续式速度控制模式(目标距离模式)曲线监控列车安全运行。列控系统地面设备由临时限速服务器TSRS、列控中心、通信控制服务器、ZPW-2000轨道电路、点式应答器、LEU、信号安全数据通信网等设备组成，完成ATO车-地通信、与车站屏蔽门(安全门)系统接口等功能。各车站停车股道增设精确定位应答器组，各进站口增设有源应答器传递列车运行计划信息。
2.3 车站联锁
试验段各有配线车站新设二乘二取二硬件安全冗余结构的计算机联锁设备。站内设信号机，采用与区间相同制式的ZPW-2000(UM)轨道电路。各车站配置信号综合智能电源屏和不间断电源设备。根据站场设计道岔，配置相应的电液转辙设备。各车站设信号微机监测分机设备或其终端设备，并联网引入区域监测网。
3 主要试验内容
在完成试验段CTCS-2级列控系统基本联调、联试后，可进行城际铁路CTCS-2+ATO列控系统功能试验，根据城际铁路ATO功能试验内容的要求，相关试验分为3个阶段。
第1阶段为系统静态测试试验，重点是对各子系统设备静态指标、车辆参数、系统各子系统间接口、车-地间接口进行联调、联试，以确保后续试验顺利进行。
第2阶段为系统单项功能测试试验，重点是对ATO各单项功能进行专项测试，包括:启动ATO、关闭ATO、列车精确定位、列车精确停车、接收ATO报文、列车停准停稳报点、自动开屏蔽门(安全门)、自动关屏蔽门(安全门)、区间自动运行、车站自动停车、列车计划自动调整等。
第3阶段为系统运营场景功能试验，重点是按实际可能的运营需求，在试验段将ATO各单项功能串联起来进行与实际运营场景相同的列车运行，以测试实际的运营功能。具体功能试验如下。
1．进出动车段。主要测试ATO系统驶出/驶入动车段时ATP的防护功能，包含自动驾驶模式(AM)退出、自动速度调整等。场景选择从站台A发车，目的地为动车段，线路限速200 km/h。
2．站台发车。主要测试ATO系统站台建立发车过程的功能，包含自动驾驶模式(AM)建立、CTC运行计划调整、运行计划转换、自动排列发车进路、屏蔽门(安全门)状态显示等。场景选择从站台A发车，线路限速200 km/h。
3．正线运行。主要测试列车正线运行中的功能，包含自动速度调整、运行计划自动调整、CTC特殊指令调整等。场景选择从站台A—站台B，线路限速200 km/h。
4．站台定点停车。主要测试ATO系统站台精确停车功能，包含ATO系统获取站台运营停车点信息、站台精确定位、站台精确停车及门控等;CTC系统自动排列接车进路、屏蔽门(安全门)状态显示功能。场景选择从站台A发车，站台B停车，线路限速200 km/h，运营停车点设置为1#股道停车，开门侧信息。
5．区间停车。主要测试ATO系统区间控制列车在目标点前停车功能，包含自动速度调整、进路防护(ATP功能)、区间自动发车等。场景选择从站台A发车，区间设置红灯信号机，线路限速200 km/h。
6．车门/屏蔽门(安全门)防护。主要测试ATP对停准判定的控制功能，测试CCS对屏蔽门(安全门)的控制功能，测试TCC在各种场景下的控制功能。
7．车门/屏蔽门(安全门)联动控制。主要测试车载和地面设备对屏蔽门(安全门)的联动控制。
8．临时限速。主要测试CTC系统通过TSRS设置临时限速信息，ATO对区间临时限速的响应功能，包含自动速度调整、运行计划调整等。场景选择从站台 A发车，站台 B停车，线路限速200 km/h，在区间设置临时限速为80 km/h。此时CTC可以选择合适的运行曲线或计划。
9．列车追踪运行。测试列车追踪条件下ATO系统的速度调整功能，包含自动速度调整、运行计划调整等。场景选择从站台A发车，站台B停车，线路限速200 km/h，在区间设置占用，当列车接近时开通进路。
10．一端有人自动折返。测试ATO系统在终端折返站自动折返过程的功能。
11．测试站台紧急关闭时，系统的相关处理(联锁，TCC、CTC状态显示)功能。
12．互联互通测试。测试未装备 ATO的CTCS-2车载设备，是否能够完成正常的CTCS-2级防护功能。
目前，莞惠线试验段正处于建设阶段，ATO系统设备尚处于研发阶段，按照总体施工组织设计安排，将于2014年初开始系统静态测试试验，年底完成系统运营场景功能试验。珠三角城际铁路具有“高密度、公交化”的特点，通过ATO系统的功能试验，验证其主要功能的可用性和合理性，为ATO系统在城际铁路和其他高速铁路项目应用提供依据，对系统在正式工程顺利使用和保证运营安全均具有重要意义。城际铁路列控系统在CTCS-2级列控系统的基础上实现ATO功能，将进一步补充和完善中国自主知识产权的CTCS列控系统的技术体系，拓展了CTCS列控系统的应用空间，随着城际轨道交通建设的不断推进，以CTCS-2+ATO为基础的信号列控系统将日趋完善。
［1］中华人民共和国铁道部.铁集成［2007］24号.客运专线CTCS-2级列控系统配置及应用技术原则(暂行)［S］.2007.
［2］中华人民共和国铁道部.运电高信函［2012］426号.珠三角城际轨道交通ATO系统用户需求书［S］.2012.
